Scheda Tecnica LED IR IR26-61C/L746/R/TR8 - 1.6mm Rotondo - 1.25V - 940nm - 100mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'IR26-61C/L746/R/TR8 è un diodo emettitore infrarosso (IR) subminiature side-looking, progettato per applicazioni a montaggio superficiale. Il dispositivo è alloggiato in un package compatto a doppia estremità, stampato in plastica trasparente acqua con lente sferica, ottimizzato per un'emissione infrarossa efficiente. La sua emissione spettrale è specificamente abbinata ai fotodiodi e fototransistor al silicio, rendendolo una sorgente ideale per il rilevamento di prossimità, il rilevamento di oggetti e altri sistemi basati su IR che richiedono un emettitore affidabile e compatto.

I vantaggi chiave di questo componente includono il fattore di forma molto ridotto, il funzionamento a bassa tensione diretta e l'eccellente compatibilità con i rivelatori al silicio standard. Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando i processi di assemblaggio automatizzato. È conforme agli standard ambientali tra cui RoHS, EU REACH ed è privo di alogeni.

1.1 Guida alla Selezione del Dispositivo

Il dispositivo è identificato dal numero di parte IR26-61C/L746/R/TR8. Utilizza un chip in materiale GaAlAs (Arseniuro di Gallio Alluminio), un semiconduttore comune per la produzione di luce infrarossa. La lente è trasparente acqua, consentendo la massima trasmissione della radiazione infrarossa emessa senza alcuna filtrazione o colorazione che potrebbe attenuare il segnale.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Corrente Diretta Continua (IF):65 mA. Questa è la massima corrente continua che può attraversare continuamente il LED.
• Tensione Inversa (VR):5 V. L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può portare alla rottura della giunzione del LED.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio (Topr, Tstg):-40°C a +100°C. Il dispositivo è classificato per un ampio intervallo di temperature industriali.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):260°C per un massimo di 5 secondi. Questo definisce la tolleranza del picco del profilo di rifusione.
• Dissipazione di Potenza (Pc):100 mW a o al di sotto di 25°C di temperatura ambiente. Questo limita la potenza elettrica totale che può essere convertita in calore all'interno del package.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Radiante (IE):La potenza ottica emessa per unità di angolo solido. I valori tipici sono 8.0 mW/sr a 20mA e possono raggiungere 40.0 mW/sr in funzionamento impulsato a 100mA (larghezza impulso ≤100μs, duty cycle ≤1%).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):940 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale il LED emette la massima potenza ottica, perfettamente allineata con la sensibilità di picco di molti rivelatori al silicio.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):30 nm (tipico). Questo indica l'intervallo di lunghezze d'onda emesse, centrato attorno al picco.
• Tensione Diretta (VF):Tipicamente 1.25V con un massimo di 1.50V a 20mA. A 100mA (impulsato), sale a un tipico 1.40V con un massimo di 1.90V. La bassa VF contribuisce a una maggiore efficienza del sistema.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA a una polarizzazione inversa di 5V, indicando una buona qualità della giunzione.
• Angolo di Visione (2θ1/2):20 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità radiante scende alla metà del suo valore massimo (sull'asse), definendo un fascio relativamente stretto e diretto.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che forniscono una visione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questo grafico mostra la riduzione della massima corrente diretta ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente. Per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità, la corrente diretta deve essere ridotta quando si opera al di sopra di 25°C. La curva mostra tipicamente una diminuzione lineare dai 65mA nominali a 25°C fino a zero alla massima temperatura di giunzione.

3.2 Distribuzione Spettrale

La curva di emissione spettrale illustra l'intensità radiante relativa attraverso le lunghezze d'onda. Conferma il picco a 940nm e la larghezza di banda di circa 30nm, mostrando una distribuzione di tipo gaussiano comune per le sorgenti LED.

3.3 Intensità Radiante vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra la relazione tra corrente di pilotaggio e uscita ottica. È generalmente lineare nell'intervallo di corrente inferiore ma può mostrare segni di saturazione o calo di efficienza a correnti molto elevate a causa di effetti termici e altri effetti non lineari all'interno del semiconduttore.

3.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La curva caratteristica IV è essenziale per il progetto del circuito. Mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. I valori VF specificati a 20mA e 100mA sono punti su questa curva. I progettisti la utilizzano per calcolare il valore necessario della resistenza limitatrice di corrente per una data tensione di alimentazione.

3.5 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo grafico polare definisce visivamente il diagramma di radiazione o il profilo del fascio del LED. Per questo dispositivo side-looking con un angolo di visione di 20 gradi, il grafico mostrerà un lobo di luce emesso perpendicolarmente al piano di montaggio, con l'intensità che cala bruscamente al di fuori del semiangolo di ±10 gradi.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED è un package rotondo da 1.6mm. Disegni meccanici dettagliati forniscono le dimensioni esatte del corpo, dei terminali e della lente. L'anodo e il catodo sono chiaramente identificati nel diagramma. Viene fornito anche il modello consigliato per le piazzole di saldatura (land pattern) per garantire una corretta connessione meccanica e termica durante l'assemblaggio del PCB, minimizzando lo stress sul componente.

4.2 Specifiche del Nastro Portacomponenti e della Bobina

Il dispositivo è confezionato per il posizionamento automatizzato. Le dimensioni del nastro portacomponenti (dimensione tasca, passo, ecc.) e le specifiche della bobina (diametro 7 pollici, 1500 pezzi per bobina) sono dettagliate per garantire la compatibilità con le attrezzature standard pick-and-place.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Precauzioni Critiche

• Protezione da Sovracorrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. La caratteristica IV esponenziale del LED significa che un piccolo aumento di tensione può causare un grande e distruttivo aumento di corrente.
• Stoccaggio:Il dispositivo è sensibile all'umidità (MSL). Le buste non aperte devono essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzate entro un anno. Dopo l'apertura, i componenti devono essere utilizzati entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C/≤70% UR. Superare questi limiti richiede una cottura a 60±5°C per almeno 24 ore prima dell'uso.

5.2 Condizioni di Saldatura

• Saldatura a Rifusione:Viene fatto riferimento a un profilo di temperatura senza piombo. La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte per evitare danni termici al package plastico e ai fili di collegamento.
• Saldatura Manuale:Se necessario, utilizzare una punta del saldatore a temperatura inferiore a 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale. Utilizzare un saldatore con capacità di 25W o inferiore e consentire un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra un terminale e l'altro.
• Riparazione:Evitare la rielaborazione dopo la saldatura. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, prevenendo lo stress meccanico che solleverebbe una piazzola mentre l'altra è ancora saldata.

6. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il confezionamento finale prevede la sigillatura delle bobine in buste antipolvere di alluminio con essiccante. L'etichetta sulla busta contiene informazioni critiche per la tracciabilità e l'uso: Numero di Parte del Cliente (CPN), Numero di Parte del Produttore (P/N), Quantità (QTY), classi di prestazione (CAT), lunghezza d'onda di picco (HUE), codici di riferimento, numero di lotto (LOT No.) e paese d'origine.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED IR è progettato persistemi applicativi a infrarossi. Le sue caratteristiche chiave lo rendono adatto per:

• Rilevamento di Prossimità e Presenza:Abbinato a un fototransistor o fotodiodo per rilevare la presenza o l'assenza di un oggetto a breve distanza.
• Conteggio Oggetti e Rilevamento Bordi:In apparecchiature di automazione per contare oggetti su un nastro trasportatore o rilevare bordi.
• Interruttori Ottici ed Encoder:Dove un fascio infrarosso viene interrotto da una parte in movimento per generare un segnale digitale.
• Trasmissione Dati a Breve Distanza:In semplici collegamenti di comunicazione IR (es. telecomandi, IRDA), sebbene il suo fascio stretto possa richiedere un attento allineamento.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare sempre una resistenza in serie per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore della resistenza come R = (Vcc - Vf) / If, dove Vcc è la tensione di alimentazione, Vf è la tensione diretta dalla scheda tecnica (utilizzare il valore massimo per un progetto sicuro) e If è la corrente diretta desiderata (es. 20mA).
• Gestione Termica:Per un funzionamento continuo vicino alla corrente massima nominale, considerare la capacità del layout del PCB di dissipare il calore dalle piazzole del LED.
• Allineamento Ottico:L'angolo di visione di 20 gradi e l'orientamento side-looking richiedono un progetto meccanico preciso per garantire che il fascio IR sia diretto correttamente verso il rivelatore.
• Immunità alla Luce Ambiente:Per applicazioni di rilevamento, considerare l'uso di segnali IR modulati e rilevamento sincrono nel ricevitore per respingere il rumore della luce ambiente, specialmente da sorgenti come la luce solare o lampade fluorescenti che contengono componenti IR.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED IR standard a emissione superiore, il package side-looking offre un vantaggio meccanico distinto. Permette al fascio IR di essere emesso parallelamente alla superficie del PCB, il che può semplificare il progetto del percorso ottico in applicazioni con vincoli di spazio in cui l'emettitore e il rivelatore devono essere posizionati sullo stesso piano, uno di fronte all'altro attraverso un varco. Il suo diametro di 1.6mm e il profilo basso lo rendono uno degli emettitori IR SMD più piccoli disponibili, adatto per dispositivi miniaturizzati. La combinazione della tecnologia del chip GaAlAs, della lunghezza d'onda di 940nm e della lente trasparente fornisce alta efficienza e un buon accoppiamento con i rivelatori al silicio senza l'attenuazione causata da lenti epossidiche colorate (es. blu o nere) talvolta utilizzate per bloccare la luce visibile.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è lo scopo della lente "trasparente acqua"?

La lente trasparente acqua ha un'assorbimento minimo attraverso lo spettro visibile e infrarosso. Per un LED IR, questo massimizza la trasmissione della luce infrarossa a 940nm fuori dal package. Non filtra la luce visibile, ma poiché il chip emette quasi esclusivamente nell'IR, viene comunque prodotta pochissima luce visibile.

9.2 Posso pilotare questo LED a 100mA in modo continuo?

No. Il valore nominale di 100mA per l'intensità radiante è specificato in condizioni impulsive (larghezza impulso ≤100μs, duty cycle ≤1%) per prevenire un eccessivo riscaldamento. La massimacorrente direttacontinua (IF) è di 65 mA a 25°C, e questa deve essere ridotta a temperature ambiente più elevate come mostrato nella curva pertinente.

9.3 Perché il tempo di stoccaggio è così breve dopo l'apertura della busta?

Il package plastico dei componenti SMD può assorbire umidità dall'aria. Durante la saldatura ad alta temperatura (rifusione), questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna, crepe o "popcorning", che distrugge il dispositivo. La durata di vita di 168 ore è il periodo per cui il componente è valutato per resistere dopo l'esposizione a un determinato livello di umidità ambientale prima di richiedere una nuova cottura.

9.4 Come identifico l'anodo e il catodo?

Il diagramma del package nella scheda tecnica mostra l'identificazione fisica. Tipicamente, un terminale può essere contrassegnato (es. una tacca, un punto verde o un terminale più lungo) o la forma del riflettore interno potrebbe essere asimmetrica. Il diagramma indicherà chiaramente quale lato corrisponde all'anodo e al catodo.

10. Studio di Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un sensore di rilevamento carta per una stampante.

Implementazione:L'IR26-61C/L746/R/TR8 è montato su un lato del percorso della carta, rivolto verso un fototransistor al silicio corrispondente sul lato opposto. Entrambi sono side-looking, quindi i loro fasci sparano orizzontalmente attraverso il varco. Quando non è presente carta, il fascio IR raggiunge il rivelatore, generando un segnale alto. Quando la carta passa, blocca il fascio, causando la caduta del segnale del rivelatore. Il fascio stretto di 20 gradi aiuta a garantire che il sensore risponda solo agli oggetti direttamente nel percorso della carta ed è meno influenzato da riflessioni parassite. Un microcontrollore pilota il LED con una corrente di 20mA (impostata da una resistenza) e legge la tensione analogica dal collettore del fototransistor per determinare la presenza della carta.

Calcoli Chiave:Utilizzando un'alimentazione a 5V e assumendo una Vf massima di 1.5V a 20mA, il valore della resistenza in serie è R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175 Ohm. Verrebbe utilizzata una resistenza standard da 180 Ohm, risultando in una corrente di circa 19.4mA.

11. Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce Infrarossa (LED IR) opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dal materiale di tipo n e le lacune dal materiale di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. Nel materiale GaAlAs utilizzato in questo LED, questa energia viene rilasciata principalmente come fotoni nello spettro infrarosso, specificamente intorno ai 940 nanometri. Il package side-looking incorpora una lente epossidica stampata che modella la luce emessa in un fascio diretto con l'angolo di visione specificato, migliorando l'efficienza di accoppiamento in sistemi allineati.

12. Tendenze Tecnologiche

Il campo dell'optoelettronica a infrarossi continua a evolversi. Le tendenze rilevanti per componenti come l'IR26-61C/L746/R/TR8 includono:

• Miniaturizzazione Aumentata:La continua domanda di sensori più piccoli nell'elettronica di consumo (smartphone, dispositivi indossabili) guida lo sviluppo di package per emettitori IR ancora più compatti.
• Efficienza Superiore:I progressi nell'epitassia dei semiconduttori e nel progetto dei chip mirano a produrre più potenza ottica (intensità radiante) per lo stesso ingresso elettrico, migliorando la durata della batteria del sistema e il rapporto segnale/rumore.
• Integrazione:C'è una tendenza verso l'integrazione dell'emettitore IR, del rivelatore e talvolta della logica di controllo in un unico modulo o package, semplificando il progetto e l'assemblaggio per i clienti finali.
• Diversificazione della Lunghezza d'Onda:Mentre i 940nm rimangono standard, altre lunghezze d'onda come 850nm (spesso visibili come una debole luce rossa) o 1050nm sono utilizzate per applicazioni specifiche che richiedono caratteristiche di penetrazione del materiale o di reiezione della luce ambiente diverse.